JP2002348685A - エッチング液およびエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】塩化水素による刺激臭や装置への腐食などの問
題を解決し、エッチングスピードを高めて、配線パター
ンの幅の面内のバラツキを抑制することができるエッチ
ング液およびエッチング方法を提供する。 【解決手段】少なくとも塩化第二鉄を含み、銅などを含
む金属をエッチングするエッチング液であって、塩化第
二鉄と、０．１〜０．２モル／リットルの濃度の塩酸
と、塩化アンモニウムとを含有するエッチング液とし、
塩化第二鉄の濃度は例えば２８〜３３重量％、塩化アン
モニウムの濃度は例えば２５〜７５ｇ／リットルとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング液およ
びエッチング方法に関し、特にプリント配線基板の製造
方法において、基板上の被加工導電層をパターンエッチ
ングして配線部をパターン形成する工程に用いるエッチ
ング液およびエッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化および高機
能化に対する要求に伴い、半導体装置の素子構造の微細
化が進展している。これに対応して、半導体装置を実装
するプリント配線基板のプリント配線部においても微細
化に対する要求が高まり、研究開発が行われている。

【０００３】上記のプリント配線基板のプリント配線部
材料としては、通常銅が用いられており、銅配線をエッ
チング加工するためのエッチング液としては、塩化第二
鉄液や塩化第二銅液などが主に用いられている。エッチ
ングにおける塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃ ）と銅（Ｃｕ）の
反応は次式（１）で表される。

【０００４】

【化１】 ２ＦｅＣｌ₃ ＋Ｃｕ＝２ＦｅＣｌ₂ ＋ＣｕＣｌ₂ （１）

【０００５】上記の反応において、生成される塩化第一
鉄（ＦｅＣｌ₂ ）には、銅をエッチングする能力はな
い。また、多量の塩化第二銅（ＣｕＣｌ₂ ）の存在は、
エッチングスピードを減少させる要因となる。

【０００６】従来、上記の塩化第二鉄を含有するエッチ
ング液においては、エッチング液の管理やコストの面か
ら、５０ｇ／リットル程度の高濃度の銅を含有し、塩化
第二鉄濃度が４０重量％である塩化第二鉄溶液が使用さ
れてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
組成のエッチング液では、塩化第二鉄と同時に塩化第二
銅による銅のエッチング反応が起こるため、塩化第一銅
が生成しやすくなる。塩化第一銅は、水に不溶であり、
その再生には塩化第二鉄や塩酸が使用される。従って、
銅濃度の高いエッチング液は塩酸濃度を高くしなければ
ならないため、塩化水素による刺激臭や装置への腐食な
どの問題が存在していた。

【０００８】また、プリント配線基板の微細化が進展す
るにつれて、配線パターンの幅の面内のバラツキが発生
しやすくなってきており、例えば、Ｌ／Ｓ＝３０μｍの
配線パターン（３０μｍ程度の幅の配線パターンを３０
μｍ程度の間隔で形成するパターン）と、２００μｍの
程度の幅を有する相対的に広いエッチング領域が隣接す
る場合、この広いエッチング領域との境界部分の配線パ
ターンのエッチングが速く進んでしまい、幅が狭まって
しまうという現象が生じやすくなってきている。これを
抑制するために、エッチングスピードを高めて必要とな
るエッチング処理時間を短くすることが必要となってい
る。

【０００９】しかし、上記のような塩化第二鉄液中に５
０ｇ／リットル程度の高濃度の鉄を含有するエッチング
液は、エッチングスピードが遅いために、配線パターン
の幅のバラツキを抑制することが困難となっている。一
方で、塩化第二鉄中の銅濃度を低くし、塩化第二鉄濃度
も低くすると、エッチングスピードが高まってくるが、
エッチング処理に伴う銅の溶解量に対するエッチングス
ピードの変動が大きく、エッチングスピードの管理が困
難であるという問題点を有している。

【００１０】本発明は、上記の状況に鑑みてなされたも
のであり、従って本発明の目的は、塩化水素による刺激
臭や装置への腐食などの問題を解決し、エッチングスピ
ードを高めて、配線パターンの幅の面内のバラツキを抑
制することができるエッチング液およびエッチング方法
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のエッチング液は、少なくとも塩化第二鉄を
含み、金属をエッチングするエッチング液であって、塩
化第二鉄と、０．１〜０．２モル／リットルの濃度の塩
酸と、塩化アンモニウムとを含有する。

【００１２】上記の本発明のエッチング液は、好適に
は、上記塩化第二鉄の濃度が２８〜３３重量％である。

【００１３】上記の本発明のエッチング液は、好適に
は、上記塩化アンモニウムの濃度が２５〜７５ｇ／リッ
トルである。

【００１４】上記の本発明のエッチング液は、好適に
は、銅を含む金属をエッチングする。

【００１５】上記の本発明のエッチング液によれば、塩
酸の濃度を０．１〜０．２モル／リットルとして塩化水
素による刺激臭や装置への腐食などの問題を解決可能で
あり、さらに塩化アンモニウムを含有しているのでエッ
チングスピードを高めるために塩化第二鉄の濃度を２８
〜３３重量％としても、エッチング処理に伴う銅の溶解
量に対するエッチングスピードの変動が抑制され、これ
により配線パターンの幅の面内のバラツキを抑制するこ
とができる。

【００１６】また、上記の目的を達成するため、本発明
のエッチング方法は、塩化第二鉄と、０．１〜０．２モ
ル／リットルの濃度の塩酸と、塩化アンモニウムとを含
有するエッチング液により、金属をエッチングする。

【００１７】上記の本発明のエッチング方法は、好適に
は、上記エッチング液の上記塩化第二鉄の濃度が２８〜
３３重量％である。

【００１８】上記の本発明のエッチング方法は、好適に
は、上記エッチング液の上記塩化アンモニウムの濃度が
２５〜７５ｇ／リットルである。

【００１９】上記の本発明のエッチング方法は、好適に
は、上記エッチング液により銅を含む金属をエッチング
する。

【００２０】上記の本発明のエッチング方法は、例えば
２８〜３３重量％の濃度の塩化第二鉄と、０．１〜０．
２モル／リットルの濃度の塩酸と、例えば２５〜７５ｇ
／リットルの濃度の塩化アンモニウムとを含有するエッ
チング液により、例えば銅を含む金属をエッチングす
る。

【００２１】上記の本発明のエッチング方法によれば、
エッチング液中の塩酸の濃度を０．１〜０．２モル／リ
ットルとして塩化水素による刺激臭や装置への腐食など
の問題を解決可能であり、さらに塩化アンモニウムを含
有しているのでエッチングスピードを高めるために塩化
第二鉄の濃度を例えば２８〜３３重量％としてもエッチ
ング処理に伴う銅の溶解量に対するエッチングスピード
の変動が抑制され、これにより配線パターンの幅の面内
のバラツキを抑制して、銅を含む金属をエッチングする
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本実施形態のエッチング
液およびエッチング方法の実施の形態について図面を参
照して説明する。

【００２３】まず、本実施形態のエッチング液を用いた
エッチング方法を適用するプリント配線基板の製造方法
について、図１の断面図を参照して説明する。まず、図
１（ａ）に示すように、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂やその他の樹脂などからなる絶縁性の基板１０の両面
に、例えば銅箔などの導電層２０を数〜数１０μｍの膜
厚で形成する。導電層２０を形成する方法は、張り付
け、メッキ、気相成長など、どのような方法でも可能で
ある。

【００２４】次に、図１（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により、即ち、ドライフィルムレジス
トまたはスピン塗布などにより導電層２０の上層にレジ
スト膜を成膜し、パターン露光し、さらに現像処理を行
うことで、導電層２０の上層にレジスト膜３０をパター
ン形成する。上記の工程を基板の両面に対して行い、基
板１０の両面上の導電層２０の上層にレジスト膜３０を
形成する。

【００２５】次に、図１（ｃ）に示すように、基板１０
の両面上の導電層２０に対してレジスト膜３０をマスク
としたエッチング処理を施す。即ち、導電層２０をレジ
スト膜３０のパターンに沿ってエッチングし、配線部２
０ａをパターン形成する。上記のエッチング処理は両面
を同時に行っても、片面ずつ行ってもよい。次に、有機
溶剤処理などによりレジスト膜を剥離して、所望のプリ
ント配線基板とする。

【００２６】上記のレジスト膜３０をマスクとした導電
層２０に対するエッチング処理は、本実施形態に係るエ
ッチング液および方法を適用して行う。本実施形態に係
るエッチング液は、塩化第二鉄と、０．１〜０．２モル
／リットルの濃度の塩酸と、塩化アンモニウムとを含有
する。上記エッチング液は、０．１〜０．２モル／リッ
トルの塩酸濃度となるように、例えば３５重量％の濃塩
酸を適当量添加する。塩酸濃度が０．１モル／リットル
未満であると、水酸化第二鉄のスラッジが発生してしま
い、０．２モル／リットルを越えると、塩化水素による
刺激臭や装置への腐食の問題が発生してしまう。

【００２７】上記エッチング液中の塩化第二鉄の濃度
は、好ましくは２８〜３３重量％の範囲であり、この範
囲において最もエッチングスピードが高くなる。

【００２８】上記エッチング液中の塩化アンモニウムの
濃度は、好ましくは２５〜７５ｇ／リットル、さらに好
ましくは４０〜７５ｇ／リットルである。塩化アンモニ
ウム濃度が２５ｇ／リットル未満であるとエッチングス
ピードの増加効果が見られず、また、銅の溶解に伴って
エッチングスピードが減少してしまう。また、７５ｇ／
リットルを越えると、塩化アンモニウム銅が沈殿物とし
て生成されてしまう。また、塩化アンモニウム濃度は、
銅濃度の増加に伴って高くなるように調整すると、エッ
チングスピードを一定に保つことができるのでエッチン
グ液の管理がしやすくなる。

【００２９】上記の本実施形態のエッチング液によれ
ば、塩酸の濃度が０．１〜０．２モル／リットルと低く
設定されているので塩化水素による刺激臭や装置への腐
食などの問題を解決可能であることに加えて、塩化アン
モニウムを含有しているのでエッチングスピードを高め
るために塩化第二鉄の濃度を２８〜３３重量％として
も、エッチング処理に伴う銅の溶解量に対するエッチン
グスピードの変動が抑制され、これにより配線パターン
の幅の面内のバラツキを抑制することができる。特に、
例えばＬ／Ｓ＝３０μｍの配線パターンと、２００μｍ
の程度の幅を有する相対的に広いエッチング領域が隣接
する場合のパターンエッチングにおいても、広いエッチ
ング領域との境界部分の配線パターンのエッチングが速
く進んだりすることなく、高精度に幅を制御して配線パ
ターンを形成することが可能である。

【００３０】（実施例１：エッチングスピード試験）基
板上に１８μｍの膜厚の銅箔を形成し、塩化第二鉄の濃
度を種々に変更したエッチング液によりエッチングした
ときのエッチングスピードを調べた。エッチング液の温
度は４５℃とした。エッチング液中の塩化第二鉄の他の
成分としては、塩酸濃度を０．１５モル／リットルと
し、塩化アンモニウムは未添加とした。結果を図２に示
す。

【００３１】図２は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃ ）の濃度
を種々に変更したエッチング液により銅をエッチングし
たときのエッチングスピードを塩化第二鉄の濃度に対し
てプロットした図である。塩化第二鉄の濃度が２５〜４
０重量％の試験範囲において、３０重量％前後（２８〜
３３重量％）で最もエッチングスピードが高くなり、３
０重量％を越えた領域では濃度が高くなるにつれてエッ
チングスピードが低下していく。即ち、エッチングスピ
ードを最も高く設定するために、塩化第二鉄の濃度を３
０重量％前後（２８〜３３重量％）に設定することがよ
いことがわかった。

【００３２】（実施例２：塩酸濃度試験）比重１．３０
の塩化第二鉄溶液に対して、３５重量％の濃塩酸を
（１）０．１０モル／リットル、（２）０．１５モル／
リットル、（３）０．２０モル／リットルおよび（４）
０．４０モル／リットルとなるように添加した溶液をそ
れぞれ調製した。得られた４種類の塩酸濃度の異なる塩
化第二鉄溶液を、それぞれ４５℃において１時間保持
し、各溶液から大気中に蒸気として遊離した塩化水素の
濃度を検知管により測定した。また、そのときの刺激臭
の有無を確認した。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から、塩酸濃度が（４）０．４０モル
／リットルの場合には遊離した塩化水素の濃度が７ｐｐ
ｍと高く、刺激臭が存在するが、（１）０．１０モル／
リットル〜（３）０．２０モル／リットルの場合には、
遊離した塩化水素の濃度は低く、刺激臭が存在しなかっ
た。

【００３５】（実施例３：塩化アンモニウム濃度試験）
エッチング液として、塩化第二鉄の濃度を３０重量％、
塩酸濃度を０．１５モル／リットルとし、さらに塩化ア
ンモニウムの濃度を、ａ：０ｇ／リットル（無添加）、
ｂ：２５ｇ／リットル、ｃ：５０ｇ／リットル、ｄ：６
０ｇ／リットル、ｅ：７５ｇ／リットル、およびｆ：１
００ｇ／リットルと変更して添加し、さらに種々の濃度
で銅を溶解させたエッチング液をそれぞれ調製した。基
板上に１８μｍの膜厚の銅箔を形成し、４５℃に保持し
た上記の各エッチング液によりエッチングしたときのエ
ッチングスピードを調べた。結果を図３に示す。

【００３６】図３は、塩化アンモニウムの濃度を上記ａ
〜ｆの種々に変更したエッチング液により銅をエッチン
グしたときのエッチングスピードを、溶解している銅の
濃度に対してプロットした図である。塩化アンモニウム
を添加しない場合（ａ）、エッチングスピードは銅濃度
の増加とともに低下してしまう。しかし、塩化アンモニ
ウムを２５〜７５ｇ／リットル（ｂ〜ｅ）の濃度範囲で
添加するとエッチングスピードが高まる。特に、５０〜
７５ｇ／リットルの濃度範囲とすることで、銅濃度依存
性が小さくなり、銅濃度が増加してもエッチングスピー
ドは低下しにくくなってくる。さらに塩化アンモニウム
の濃度を高めて１００ｇ／リットル（ｆ）とすると、銅
濃度を２５ｇ／リットルとしたときに沈殿物の発生が見
られた。

【００３７】上記の各実施例から、本実施形態のエッチ
ング液によれば、塩化第二鉄の濃度を２８〜３３重量％
とすることでエッチングスピードを高めることができ、
塩酸の濃度を０．１〜０．２モル／リットルとして塩化
水素による刺激臭や装置への腐食などの問題を解決可能
であり、さらに塩化アンモニウムを含有しているので、
エッチング処理に伴う銅の溶解量に対するエッチングス
ピードの変動を抑制することができる。これにより、微
細化が進められた配線パターンにおいて、パターン幅の
面内のバラツキを抑制することができる。

【００３８】本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、エッチングされる導電層は銅箔に限らず、その
他の導電体層に適用できる。また、エッチング液中に、
さらに他の添加剤などを添加させることも可能である。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が
可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエッチン
グ液およびおよびエッチング方法によれば、以下の効果
を享受可能である。 （１）塩化水素の刺激臭がないので、作業環境が改善さ
れる。 （２）塩化水素の蒸気が少ないので、装置が腐食されに
くくなる。 （３）エッチングスピードが速いので、パターン幅の面
内のばらつきを抑制することができる。特に、高精細パ
ターンのエッチング加工には非常に有利である。 （４）エッチングスピードが速いので、生産性が向上す
る。 （５）銅濃度の増加に伴うエッチングスピードの変化が
小さいので、エッチング液の性能管理がしやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、プリント配線基板の製造方法の製造工
程を示す断面図であり、（ａ）は導電層を形成する工程
まで、（ｂ）はレジスト膜をパターン形成する工程ま
で、（ｃ）は導電層をパターン加工するエッチング工程
までを示す。

【図２】図２は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃ ）の濃度を種
々に変更したエッチング液により銅をエッチングしたと
きのエッチングスピードを塩化第二鉄の濃度に対してプ
ロットした図である。

【図３】図３は、塩化アンモニウムの濃度を上記ａ〜ｆ
の種々に変更したエッチング液により銅をエッチングし
たときのエッチングスピードを、溶解している銅の濃度
に対してプロットした図である。

【符号の説明】

１０…基板、２０…導電層、２０ａ…配線層、３０…レ
ジスト膜。

フロントページの続き (72)発明者 朝隈 直子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 4K057 WA11 WB04 WC08 WE08 WG03 WK10 WN01 5E339 AB02 AD00 BC02 BE13 BE17 FF10 GG02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも塩化第二鉄を含み、金属をエッ
   チングするエッチング液であって、 塩化第二鉄と、 ０．１〜０．２モル／リットルの濃度の塩酸と、 塩化アンモニウムとを含有するエッチング液。
2. 【請求項２】上記塩化第二鉄の濃度が２８〜３３重量％
   である請求項１に記載のエッチング液。
3. 【請求項３】上記塩化アンモニウムの濃度が２５〜７５
   ｇ／リットルである請求項１に記載のエッチング液。
4. 【請求項４】銅を含む金属をエッチングする請求項１に
   記載のエッチング液。
5. 【請求項５】塩化第二鉄と、０．１〜０．２モル／リッ
   トルの濃度の塩酸と、塩化アンモニウムとを含有するエ
   ッチング液により、金属をエッチングするエッチング方
   法。
6. 【請求項６】上記エッチング液の上記塩化第二鉄の濃度
   が２８〜３３重量％である請求項５に記載のエッチング
   方法。
7. 【請求項７】上記エッチング液の上記塩化アンモニウム
   の濃度が２５〜７５ｇ／リットルである請求項５に記載
   のエッチング方法。
8. 【請求項８】上記エッチング液により銅を含む金属をエ
   ッチングする請求項５に記載のエッチング方法。